二硼化钛填充聚合物导电复合材料的研究

《二硼化钛填充聚合物导电复合材料的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、二硼化钛填充聚合物导电复合材料的研究摘要：研究了二硼化钛填充聚合物基导电复合材料的电性能和温度-电阻特性。导电复合材料的电阻随着二硼化钛填充量的增加逐渐降低；当二硼化钛填充量达到某一临界值时，导电复合材料的电阻急剧下降成低阻状态。导电复合材料的电阻随着温度的升高逐渐增加；当温度接近聚合物熔融温度时，导电复合材料出现从低阻到高阻的突变。对导电复合材料进行电子束辐射交联，可以消除电阻负温度效应现象。中国7/vie　　Abstract：Theconductivitypropertiesandtemperature-resistancecharacteristicofpolym

2、ericconductivepositesfilledbytitaniumdiborideareinvestigated.Theresistanceofconductivepositesdecreasesslodiboride，andthendecreasesrapidlytolodiboridereachesacriticalvalue.Theresistivityofconductivepositesincreasessloperature，andthenincreasesrapidlytohighresistancestateperaturereachesthem

3、eltingtemperatureofthepolymer.Electronbeamradiationcrosslinkingcaneliminateresistancenegativetemperaturecoefficientoftheconductiveposites.　　�P键词：二硼化钛；导电复合材料；聚合物基；负温度效应　　Keydiboride；conductiveposites；polymeric；negativetemperaturecoefficient　　中图分类号：TB332文献标识码：A：1006-4311（2017）15-0157-03　　0

4、引言　　聚合物基导电复合材料在正常温度下可维持较低的电阻值，当温度升高到聚合物熔融温度附近时，其电阻会突变为高电阻状态[1-3]。因此可把聚合物基导电复合材料制备成电路保护元件，连接到电路中，当电路中发生过电流或过高温情况时，其电阻会突变为高阻，截断电路，达到保护电路中其它元件的目的，此类材料已被广泛应用于移动终端如智能手机、平板电脑、笔记本电脑锂电池的过电流保护。　　聚合物基导电复合材料一般由聚合物和导电填料复合而成，导电填料均匀分布于聚合物基材中[4-6]。常用于导电复合材料中的聚合物有聚乙烯、聚偏氟乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物等，而导电填料一般为碳黑、金属粉或导电陶

5、瓷粉[7-8]。碳黑具有性能稳定，价格低廉的优点，但是，由于碳黑的导电率较高，无法制备出低电阻率的导电复合材料。镍、铜等金属粉具有极低的电阻，但是易氧化，需要对导电复合材料进行包封，造成加工工艺复杂，失效风险较高。为得到较低的电阻值，同时克服金属粉易氧化的弊端，具有优异导电性能和抗氧化能力的导电陶瓷粉逐渐成为近期研究的热点。本文主要研究以二硼化钛（TiB2）陶瓷粉填充聚合物导电复合材料的电性能和温度-电阻特性。　　1样品制作及测试　　1.1原材料及样品制作　　高密度聚乙烯（HDPE），中国石油天然气股份有限公司生产，牌号2200J，熔体流动速率为5.5g/10min，断

6、裂伸长率80%，密度ρ=0.964g/cm3。TiB2粉末，粒径3～5μm，密度4.45g/cm3，电阻率14×10-6（Ω・cm）。　　将HDPE、TiB2按照一定的配比加入转矩流变仪中混炼，转矩流变仪的温度为185℃，转速为30rpm，混炼时间为15分钟，然后将混炼好的复合材料热压成0.3mm厚的片状。再通过热压合在片状材料的两面压合铜电极箔。热压合的温度为185℃，压力为5MPa，压合时间为10分钟。然后在水冷冷压机上冷压5分钟，冷压压力为5MPa。最后将压合好的片材切割成4*5.5mm的小芯片。　　1.2测试与表征　　电阻的测试：SB2230型数字直流电阻测试仪

7、测试电阻。温度-电阻特性测试：将样品放在温度程序控制仪控制的烘箱中以一定速率升温，升温速率为2℃/min，同时采集测试样品在各个不同温度时的电阻值。扫描电子显微镜观察复合材料断面形貌。　　2结果与分析　　2.1TiB2填充量与导电复合材料导电性能的关系　　图1是TiB2填充聚乙烯导电复合材料的电阻和TiB2体积分数的关系。从图中可以看出，导电复合材料的电阻与TiB2体积分数的关系是非线性的。当TiB2体积分数比较低（0～25%）时，导电复合材料的电阻随着TiB2体积分数的增加而小幅下降；继续增加TiB2的填充量，当TiB2体积分数达到30